tema 6 – cálculo de pórticos

7/23/2019 Tema 6 Clculo de Prticos

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TEMA 6 CLCULO DE PRTICOS


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TEMA 6 CLCULO DE PRTICOS

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ndice de Contenidos

U.D. 1 ESTABILIDAD LATERAL GLOBAL (5.3 pg-24 SE-A): 6U.D. 2 PILARES DE EDIFICIOS (6.3.2.5 pg-39 SE-A): 12

U.D. 3 LMITES ESTABLECIDOS PARA ALGUNOS TIPOS DEUNIN (8.3.2 pg-62 SE-A): 16

U.D. 4 EJERCICIO - CLCULO DE PRTICO 22


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U.D.

1ESTABILIDAD LATERAL GLOBAL (5.3 pg-24 SE-A):


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ESTABILIDAD LATERAL GLOBAL (5.3 pg-24 SE-A):

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1 ESTABILIDAD LATERAL GLOBAL (5.3 pg-24 SE-A):

1 Todo edificio debe contar con los elementos necesarios para materializar una trayectoria clarade las fuerzas horizontales, de cualquier direccin en planta, hasta la cimentacin.2 La citada trayectoria puede basarse en la capacidad a flexin de las barras y uniones (prticos

rgidos), o en la capacidad a axil de sistemas triangulados dispuestos especficamente (porejemplo: cruces de San Andrs, triangulaciones en K, X, V, etc) denominados usualmentearriostramientos.

3 Para arriostrar, pueden usarse pantallas horizontales (diafragmas rgidos o forjados) overticales (cerramientos o particiones de fbrica, chapa conformada, paneles, muros dehormign, etc), siempre que:

a) se pueda asegurar su permanencia durante el periodo de servicio del edificio y seproyecten correctamente en cuanto a su trabajo conjunto, mediante una adecuadainteraccin de la estructura principal con la de arriostramiento acorde con los clculos

realizados, y su conexin a la cimentacin o su punto preciso de interrupcin;b) se consideren los posibles esfuerzos sobre la estructura debidos a la coaccin de lalibre deformacin de los propios cerramientos o particiones por efectos trmicos oreolgicos (coaccin impuesta por la propia estructura);

c) se asegure la resistencia de los medios de conexin a la estructura;d) as se haga constar expresamente en la memoria del proyecto.

4 Todos los elementos del esquema resistente ante acciones horizontales se proyectarn con laresistencia adecuada a los esfuerzos generados, y con la rigidez suficiente para:

a) satisfacer los estados lmites de servicio establecidos en DB SE.


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b) garantizar la intraslacionalidad en los casos en los que constituya una de las hiptesisde anlisis.

5 Cuando el esquema resistente ante acciones horizontales se base en sistemas triangulados oenpantallas o ncleos de hormign de rigidez que aportan al menos el 80% de la rigidez frentea desplazamientos horizontales en una direccin, se dice que la estructura est arriostrada endicha direccin. En este caso es admisible suponer que todas las acciones horizontales son

resistidas exclusivamente por el sistema de arriostramiento y, adems, considerar la estructuracomo intraslacional. Por debajo de toda planta, hacen falta al menos tres planos dearriostramiento no paralelos ni concurrentes, complementados con un forjado o cubierta rgidoen su plano, para poder concluir que dicha planta est completamente arriostrada en todasdirecciones.

5.3.1 Traslacionalidad

1 En el caso de las estructuras traslacionales, o no arriostradas, en las que los desplazamientostienen una influencia sustancial en los esfuerzos, debe utilizarse un mtodo de clculo queincluya efectos no lineales y considere las imperfecciones iniciales, o sus accionesequivalentes, sustitutorias de las desviaciones geomtricas de fabricacin y montaje, de lastensiones residuales, de las deformaciones iniciales, variaciones locales del lmite elstico, etc.Dicho mtodo puede consistir en

a) Anlisis global en segundo orden considerando imperfecciones iniciales globales y enla geometra de las piezas. En este caso en las comprobaciones de resistencia de laspiezas no se considerarn los efectos de pandeo que ya estn representados en elmodelo.

b) Anlisis global en segundo orden considerando slo las imperfecciones inicialesglobales. En este caso en las comprobaciones de resistencia se considerarn losefectos de pandeo de las piezas. Una aproximacin a los resultados obtenidos por estemtodo se describe en el apartado siguiente.

2 Una forma de evaluar la influencia de los desplazamientos en la distribucin de esfuerzos y, por

tanto, de caracterizar la condicin de traslacionalidad, aplicable a estructuras de prticosplanos, consiste en realizar un primer anlisis en rgimen elstico lineal y obtener, para cadaplanta, el coeficiente:


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2PILARES DE EDIFICIOS (6.3.2.5 pg-39 SE-A):


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PILARES DE EDIFICIOS (6.3.2.5 pg-39 SE-A):

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2 PILARES DE EDIFICIOS (6.3.2.5 pg-39 SE-A):


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3BLECIDOS PARA ALGUNOS TIPOS DE UNI N (8.3.2


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LMITES ESTABLECIDOS PARA ALGUNOS TIPOS DE UNIN (8.3.2 pg-62 SE-A):

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3 LMITES ESTABLECIDOS PARA ALGUNOS TIPOS DEUNIN (8.3.2 pg-62 SE-A):


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4EJERCICIO - CLCULO DE PRTICO


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EJERCICIO - CLCULO DE PRTICO

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4 EJERCICIO - CLCULO DE PRTICOEl prtico a dos aguas que vemos a continuacin tiene las siguientes caractersticas:

Separacin entre prticos: 6 m. Longitud de arriostramiento lateral de los dinteles del prtico (mediante cruces de San

Andrs en cubierta): 1,5 m. Longitud de pandeo de los soportes en el plano del prtico: obtenerlo por el mtodo

simplificado de pilares de edificios con una altura y con el 75% de la inercia del dintel. Coeficiente de pandeo de los soportes en el plano perpendicular al prtico: =0,7 Utilizar acero S275 JR Coeficiente de ponderacin de carga: 1,44

Dimensionar el dintel, en el vano con perfiles IPE, y en los acartelamientos con IPE (abase de cortar el ala inferior del IPE, aadir una chapa triangular y a sta soldarle el ala.Datos de perfiles dobles:

- Obtenidos de dos IPE:


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- Perfil doble I obtenido de dos IPE:

Dimensionar los soportes con perfiles IPE.

A continuacin se detallan los grficos de esfuerzos sobre la estructura:


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DINTEL

Predimensionamiento:

Nos fijamos en el dintel derecho, que es el ms solicitado en trminos de momentosflectores, y realizamos un predimensionamiento en tensiones.

Comenzamos con el nudo de esquina derecha, formado por dos IPE:

Comprobamos el perfil sencillo IPE 270 en el centro del vano:


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Comprobacin de resistencia a flexin y cortante:

El momento flector y cortante mximos se producen en la seccin del nudo de esquinaderecho. Es un caso de flexin y cortante combinados.

Comprobamos primero la resistencia de la seccin a cortante del doble IPE:

Perfiles en I o H cargados paralelamente al alma: AV = A - 2btf + (tw+2r)tf

(Como simplificacin se puede tomar Av = h.tw)

Para la comprobacin de la resistencia a flexin, si

Clase de seccin: Ala c/t =49,2/10,2=4,82

Alma c/t =459,6/6,6=69,64

Conservadoramente adoptamos la seccin de clase 3 (Ver 6.2.6 SE-A pg-31)(si no cumplela calculamos de clase 2):

Pandeo lateral (6.3.3.1 SE-A pg-41):

Longitud de las cartelas:

Es prctica comn emplear una longitud de cartelas Lc=L/10, siendo L la luz del prtico. Es

necesario comprobar esa seccin del dintel simple IPE 270. La ley de flectores es parablica, y


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est definida al existir 3 valores en tres secciones distintas. Del mismo modo, la ley de esfuerzoscortantes es lineal, y tambin se encuentra definida. Por tanto, se pueden obtener los esfuerzospara la seccin situada a 2 m del nudo de esquina:

Lc= 2 m M=-68,30 Kn.m MEd=-1,44x68,30= -98,35 Kn.m

V=33,95 Kn VEd=1,44x33,95= 48,89 Kn

Comprobemos primero la Resistencia de la seccin a cortante del IPE 270:

Para comprobar la resistencia a flexin,si . No

es el caso, pasamos a realizar la comprobacin a flexin sin reduccin de

Podemos ajustar ms la longitud de la cartela, realizando iteraciones. Por ejemplo:

Lc= 1,45 m M=-87,68 Kn.m MEd=-1,44x87,68= -126,26 Kn.m

V=36,53 Kn VEd=1,44x36,53= 52,60 Kn

SOPORTES

Predimensionamiento:

Nos fijamos en el pilar derecho, que es el ms solicitado en trminos de momentosflectores, y realizamos un predimensionamiento en tensiones, escogiendo un perfilsuperior al estrictamente necesario:


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Comprobacin de resistencia:

Los esfuerzos mximos se producen en la seccin del nudo de esquina derecho. En uncaso de flexin y cortante combinados, y de flexin compuesta (N+M):

Clase de seccin: Ala c/t =64,7/13,5=4,79

Alma

c/t =373/8,6=43,37

Comprobaremos primero la resistencia de la seccin a cortante:

.

Para comprobar la resistencia a flexin,si . No es el

caso, pasamos a realizar la comprobacin a flexin sin reduccin de

Comprobacin a flexin compuesta (N+M):

Comprobacin de pandeo (Flexocompresin):


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Coeficiente de pandeo en el plano del prtico:

Coeficientes de reduccin por pandeo:

Segn el plano de pandeo XZ (plano de estructura):

Segn el plano de pandeo XY (plano

a la estructura):

Curva de pandeo:

Trminos de comprobacin (tabla 6.12) para seccin clase 1:

Factores de momento flector uniforme equivalente cm,i (Tabla 6.14):


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En las barras de prticos de estructuras sin arriostrar (traslacionales) con longitudes de pandeosuperiores a la de las propias barras (>1) debe tomarse Cm=0,9.

Coeficientes de interaccin (tabla 6.13) para seccin clase 1:

Con

Coeficientes de pandeo lateral:

Con Lc=7.000 mm ;

Comprobaciones:

La primera comprobacin es:


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La segunda comprobacin es:

Bibliografa y Normativa

- CTE Documento Bsico SE-A (Seguridad Estructural Acero) RD 1371/2007, de 19 deoctubre (BOE 23/10/2007) y correccin de errores (BOE 25/01/2008)

- CTE Documento Bsico SE (Seguridad Estructural)- UNE-EN 1993-1-1 Eurocdigo 3.- Instruccin de Acero Estructural EAE, Real Decreto 751/2011, de 27 de mayo.- NBE-EA-95- Apuntes Universidad Politcnica de Madrid- Estructura de Naves Industriales- Apuntes Ingeniera Civil UPCT- Estructuras Porticadas- Problemas Resueltos Universidad de Alicante- Estructuras Metlicas- Tutorial N. 46/2.011 Aratec Ingeniera- Apuntes de Elasticidad y Resistencia de Materiales Santiago Torrano & D. Herrero Prez

tema 6 – cálculo de pórticos

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